碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的性能与硬化浆体结构

为充分利用磷渣和粉煤灰两种工业废渣生产高性能胶凝材料,研究了不同磷渣/粉煤灰配合比的碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料性能,并用扫描电子显微镜和压汞仪分析了硬化浆体的细观结构和孔结构.结果表明:碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间正常,在粉煤灰掺量为0～30 %(质量分数)范围内,随粉煤灰的掺量的增加,碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间略有延长.与普通硅酸盐水泥相比,碱-磷渣胶凝材料的抗压强度较高,其3d和28d抗压强度分别可达到30.9MPa和98.8MPa,但其抗折强度相对较低.掺加粉煤灰后碱胶凝材料的抗压强度降低,而抗折强度提高.碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的耐蚀性和抗冻性能均显著优于硅酸盐水泥,其干缩比硅酸盐水泥的大.用部分粉煤灰取代磷渣粉可一定程度减小干缩.碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料硬化浆体的结构非常致密,其孔隙率和平均孔径均小于普通硅酸盐水泥硬化浆体.     

碱–磷渣–粉煤灰胶凝材料的性能与硬化浆体结构(英文)

为充分利用磷渣和粉煤灰两种工业废渣生产高性能胶凝材料,研究了不同磷渣/粉煤灰配合比的碱–磷渣–粉煤灰胶凝材料性能,并用扫描电子显微镜和压汞仪分析了硬化浆体的细观结构和孔结构。结果表明:碱–磷渣–粉煤灰胶凝材料的凝结时间正常,在粉煤灰掺量为0～30%(质量分数)范围内,随粉煤灰的掺量的增加,碱–磷渣–粉煤灰胶凝材料的凝结时间略有延长。与普通硅酸盐水泥相比,碱–磷渣胶凝材料的抗压强度较高,其3d和28d抗压强度分别可达到30.9MPa和98.8MPa,但其抗折强度相对较低。掺加粉煤灰后碱胶凝材料的抗压强度降低,而抗折强度提高。碱–磷渣–粉煤灰胶凝材料的耐蚀性和抗冻性能均显著优于硅酸盐水泥,其干缩比硅酸盐水泥的大。用部分粉煤灰取代磷渣粉可一定程度减小干缩。碱–磷渣–粉煤灰胶凝材料硬化浆体的结构非常致密,其孔隙率和平均孔径均小于普通硅酸盐水泥硬化浆体。     

非煅烧磷石膏基胶凝材料的改性实验

磷石膏基水硬性胶凝材料是近几年发展起来的一种以磷化工业副产物磷石膏为主要原料的新型建筑材料。与传统硅酸盐和矿渣水泥相比,磷石膏无活性不能直接作为胶凝材料,使用前必须对其进行改性。针对目前磷石膏基胶凝材料凝结时间长、早期强度低等缺点,研究了材料组成配比及外加剂对凝结时间和早期强度的影响,获得了磷石膏基胶凝材料的改性方法。当矿渣粉（KF）和硅基纳米粉末（WS）质量比为3∶17,水玻璃（NS）、富铝盐（NA）和高效聚羧酸减水剂（JS）的质量分数分别为0.3%、0.7%和0.3%时,可将其初凝时间控制在130~260 min、终凝时间控制在280~600 min;胶砂早期抗折强度3 d达3.5 MPa以上、7 d达5 MPa以上;早期抗压强度3 d达20 MPa以上、7 d达35 MPa以上。改性后的磷石膏基胶凝材料可替代25%~40%及以上普通硅酸盐水泥应用于建筑材料领域。     

无熟料胶凝材料胶砂与混凝土性能的试验研究

以矿渣、粉煤灰、钢渣、铁尾矿微粉、熟石灰、脱硫石膏等为原材料研究无熟料胶凝材料的制备及其胶砂、混凝土性能。结果表明：无熟料胶凝材料标准稠度用水量在28.5%～30.5%之间,初凝时间均大于150 min,终凝时间在200～460 min之间;不掺加水泥的无熟料胶凝材料,早期钢渣含量较高的通用胶砂抗压强度较高,其专用胶砂抗压强度也较高且56 d时可达50 MPa;掺入不超过胶凝材料5%的P·Ⅰ型硅酸盐水泥的无熟料胶凝材料,钢渣含量较低、石膏含量较高的通用和专用胶砂抗压强度都相对较高,较优组别专用胶砂抗压强度28 d可达35 MPa, 56 d达到45 MPa;选用胶砂强度较优的胶凝材料配比进行混凝土试验,无熟料胶凝材料混凝土工作性能良好,28 d抗压强度满足C20～C25混凝土强度要求,56 d满足C25～C30混凝土强度要求。     

碱激发矿渣/粉煤灰胶凝材料力学性能研究

采用矿渣、粉煤灰为原料,液体水玻璃、固体水玻璃、固体NaOH为激发剂,研究Na_2O掺量、模数、粉煤灰掺量、萘系减水剂掺量对矿渣/粉煤灰胶凝材料胶砂强度、凝结时间的影响。结果表明:液体水玻璃最佳Na_2O掺量6%、模数1.00,28d抗压强度63.0MPa、抗折强度12.2MPa;固体水玻璃最佳Na_2O掺量4%、模数0.50,28d抗压强度20.5MPa、抗折强度6.3MPa;随着萘系减水剂掺量的增加,胶凝材料的凝结时间增加,萘系减水剂掺量1.5%的初凝时间362min、终凝时间392min、间隔30min,缓凝效果显著。     

矿物掺合料对硫铝酸盐水泥混凝土性能的影响

通过试验研究不同掺量的矿渣和硅灰对硫铝酸盐水泥混凝土凝结时间、力学性能、体积收缩和早期抗裂性的影响。研究结果表明，在硫铝酸盐水泥混凝土中，掺入矿渣会延长混凝土的凝结时间，抑制收缩变化和早期开裂，但会显著降低力学性能；掺入2.5%的硅灰可以缩短硫铝酸盐水泥混凝土的凝结时间，提高力学性能、抑制收缩变化和早期开裂，但硅灰过量则会降低混凝土的力学性能。综合考虑硫铝酸盐水泥混凝土在工程中的实际应用，确定胶凝材料的最佳配比为硫铝酸盐水泥:矿渣∶硅灰=87.5∶10∶2.5，在此配比下混凝土的初凝和终凝时间分别为72min和114min,8h抗压、抗折强度分别为28.2MPa和4.1MPa。     

超细矿渣在水泥砂浆中的应用研究

在普通硅酸盐水泥砂浆中加入济钢产超细矿渣,研究不同掺量的超细矿渣对水泥浆体凝结时间及胶砂流动度、强度的影响.实验结果表明:随着掺量的提高,水泥浆体的初凝时间延长,终凝时间缩短;胶砂流动度随超细矿渣掺量的增大而减小;随超细矿渣掺量的增大,水泥胶砂的3d和28 d强度提高,当质量分数掺量为30％时,水泥砂浆28 d的抗折、抗压强度达到最大,分别达到9.65 MPa和68.44 MPa.     

硅灰、偏高岭土对矿渣-粉煤灰微珠胶凝材料性能的影响

首先通过改变粉煤灰微珠掺量,确定满足快速修补要求的矿渣-粉煤灰微珠胶凝材料基体的最佳配比,再调节偏高岭土、硅灰掺量,研究其对复合胶凝材料凝结时间、力学性能和水化机理的影响。研究发现,偏高岭土对凝结时间的改变较硅灰更敏感。通过化学结合水测试,分析了不同硅灰和偏高岭土掺量对矿渣-粉煤灰微珠胶凝材料水化反应程度影响的原因。力学实验结果表明：矿渣-粉煤灰微珠胶凝基体复合掺加5%硅灰（质量分数）+15%偏高岭土（质量分数）,试块2 h抗压强度为11.5 MPa、28 d抗压强度达到75.2 MPa,且呈现缓慢递增的趋势。     

粉煤灰-矿渣微粉-脱硫石膏三元胶凝体系的物理力学性能研究

系统研究了粉煤灰-矿渣微粉-脱硫石膏三元胶凝体系的稠度、体积密度、抗折强度、抗压强度、软化系数和粘结拉伸强度等物理力学性能的变化规律。结果表明,相比于纯脱硫石膏,粉煤灰-矿渣微粉-脱硫石膏三元胶凝体系稠度明显增大,具有更好的流动性,略高的新拌体积密度和硬化体积密度,更高的抗折强度、抗压强度和粘结拉伸强度,尤其是后期抗折强度和抗压强度,软化系数也明显增大,耐水性明显提高;且随着粉煤灰和矿渣微粉含量增大,粉煤灰-矿渣微粉-脱硫石膏三元胶凝体系的上述物理力学性能明显提高。     

利用工业固体废弃物制备全固废无熟料水泥的试验研究

采用钢渣、矿渣、三级粉煤灰、脱硫石膏和碱渣为原料制备全固废无熟料水泥,通过调整各个物料之间的比例,研究其凝结时间和抗压强度。研究发现：当钢渣掺入质量为30%时,28 d胶砂强度可达39.2 MPa;用10%的粉煤灰替代矿渣,28 d胶砂强度有少量降低,其值为36.1 MPa。加入Na₂SiO₃对全固废无熟料水泥凝结时间具有较好的调节效果,当Na₂SiO₃掺入质量为0.6%时,全固废无熟料水泥的初凝时间为145 min,终凝时间为239 min,与普通硅酸盐水泥相近。同时,Na₂SiO₃对全固废无熟料水泥的强度具有较好的激发效果,当Na₂SiO₃掺入质量为0.6%时,其28 d胶砂强度增大到49.5 MPa。     

海工水泥原料组成的优化试验研究*

根据国家标准对海工水泥原材料组成的要求,本文以粉煤灰、矿粉、硅灰为混合材与硅酸盐水泥熟料、石膏复合,通过水泥砂浆物理性能试验、抗渗性能试验、抗硫酸盐侵蚀试验和混凝土氯离子扩散系数试验,优化、确定了海工水泥合理的原材料组成范围。试验结果表明,当熟料掺量≥33%,硅灰掺量≤3%时,所制备的海工水泥的力学性能满足国家标准42.5级海工水泥的要求;以33%的熟料、7%的石膏、17%的粉煤灰、40%的矿粉和3%的硅灰制备的海工水泥具有较好的早期、后期强度和良好的耐久性能。XRD和SEM分析结果表明,与普通硅酸盐水泥相比,海工水泥水化体系中AFt含量多,可提高水泥石的致密度,减小孔隙率,使水泥硬化体具有优异的力学性能和耐久性能。     

脱硫建筑石膏墙体灌浆料的研制

利用脱硫建筑石膏为主要原料,通过掺加粉煤灰、激发剂、减水剂、缓凝剂等掺合料进行改性处理,研制了一种墙体灌浆料。试验表明,脱硫建筑石膏墙体灌浆料流动度达到80mm以上,抗压、抗折强度分别达到8．39MPa和3．70MPa,软化系数0．75,初凝和终凝时间分别为50min和57min,是一种理想的石膏墙体灌浆料。     

脱硫建筑石膏耐水性能研究

以脱硫建筑石膏为主要胶凝材料,研究无机改性剂粉煤灰和水泥、复合激发剂、有机硅防水剂对脱硫建筑石膏耐水性的影响。实验结果表明,单掺粉煤灰和水泥对脱硫建筑石膏体系的耐水性提高幅度不大。复掺粉煤灰、水泥和复合激发剂后,可以获得6 MPa以上的抗折强度,22 MPa以上的抗压强度,0．6以上的抗折软化系数,但抗压软化系数和吸水率与单掺体系相比差别不大。在复掺最优配方的基础上添加有机硅防水剂,在防水剂掺量为0．8％时,其复合脱硫石膏试块的抗折软化系数0．756,抗压软化系数0．791,分别提高了64．3％和108．1％,吸水率仅为3．7％,显著地提高了脱硫石膏的防水性能。     

脱硫石膏基无砂自流平砂浆的制备与性能研究

采用脱硫建筑石膏、P·O 42.5水泥、粉煤灰、石灰石超细粉以及外加剂为原料制备脱硫石膏基无砂自流平砂浆。采用正交试验确定石膏基胶凝材料的最优配合比,研究缓凝剂和纤维素醚对石膏基无砂自流平砂浆的性能影响,并利用XRD和SEM分别分析胶凝体系的水化产物和微观形貌,通过分析结果进一步研究外加剂的作用机理。结果表明:当脱硫石膏、水泥、粉煤灰和石灰石超细粉的质量比为16:1:2:1时,石膏基胶凝材料的强度最优;缓凝剂明显延长砂浆的凝结时间,但会导致砂浆产生泌水现象;纤维素醚可以提高砂浆的保水性,纤维素醚的引气作用造成砂浆强度下降。脱硫石膏基无砂自流平砂浆的性能指标满足《石膏基自流平砂浆》(JC/T 1023—2007)的要求。     

海水和矿物掺合料对硫铝酸盐水泥砂浆性能的影响

本文研究了不同拌和水以及海水拌和时粉煤灰和硅灰掺量对硫铝酸盐水泥(SAC)砂浆力学性能和表观孔隙率以及净浆凝结时间、化学收缩、孔溶液pH值和氯离子结合能力等的影响,并通过XRD、SEM和EDS分析水泥水化产物和微观结构。结果表明,海水能加快SAC早期水化并提高其早期强度,但后期强度和淡水拌和时无明显差别。粉煤灰和硅灰均会延长SAC凝结时间,对早期抗压强度不利,而掺加质量分数为5.0%和7.5%的硅灰能提高SAC砂浆28 d抗压强度。硅灰掺量增加时会提高用水量和表观孔隙率,降低流动性,使水泥化学收缩增大,降低净浆pH值且减少氯离子结合量;粉煤灰能够提高砂浆流动性,减少水泥化学收缩,但掺量越大对SAC砂浆抗压强度和抗折强度越不利,掺质量分数为10%的粉煤灰可小幅提高氯离子结合量且减小表观孔隙率。     

Use of recycled copper slag for blended cements

Copper slag is a by‐product generated during smelting to extract copper metal from the ore. The copper slag obtained may exhibit pozzolanic activity and may therefore be used in the manufacture of addition‐containing cements. In this paper the effect of the incorporation of the copper slag in cement is measured. Blends of copper slag with Portland cement generally possess properties equivalent to Portland cement containing fly ash, but very different to the silica fume incorporation. Copper slag and fly ash reduce the heat of hydration more effectively than silica fume in mortars. The replacement of 30% cement by copper slag reduces the flexural and compressive strength in a similar way to fly ash; however, after 28 days, the reduction is less than the percentage of substitution. Hydrated calcium aluminate phases were analysed using scanning electron microscopy (SEM) and X‐ray diffraction (XRD) techniques. The pozzolanic activity of copper slag is similar to that of fly ash and higher than silica fume. In the presence of low water/cement ratios, certain pozzolanic materials produce a very compact cement paste that limits the space available for hydration products, a determining factor in the formation of hydrated calcium aluminates. SEM was found to be a useful analytical technique when aluminates are formed and can be clearly detected by XRD. Copyright © 2008 Society of Chemical Industry     

Effect of partial replacement of geopolymer binder materials on the fresh and mechanical properties: A review

The growth of demand for concrete raises concerns about the consumption of natural resources and ordinary Portland cement. Geopolymer composites show promise as a sustainable alternative for conventional cement concrete. Considering the wide range of potential geopolymer composites applications (including suitability for transportation infrastructure, underwater applications, repair and rehabilitation of structures as well as recent developments in 3D printing), the desired fresh and mechanical properties of the geopolymer composite may vary between applications: for example, rapid setting can be a merit for certain applications and a demerit for others. Therefore, the desired fresh and mechanical properties (e.g., workability, setting time, compressive strength, etc.) can be controlled for a given geopolymer source material through its partial substitution by natural or by-product materials. Recognizing the critical role of various replacement materials in enhancing the potential applications of geopolymer composites, the present review was undertaken to quantify and understand the effect of partial replacement by fly ash, metakaolin, kaolin, red mud, slag, ordinary Portland cement, and silica fume on the setting time, workability, compressive strength and flexural strength of various source materials addressed in the literature. The review also provides insights into research gaps in the field to promote future research.     

Utilization of fly ash with silica fume and properties of Portland cement-fly ash-silica fume concrete

This paper reports the normal consistency, setting time, workability and compressive strength results of Portland cement-fly ash-silica fume systems. The results show that water requirement for normal consistency was found to increase with increasing SF content while a decrease in initial setting time was found. Workability, measured in term of slump, was found to decrease with silica fume content (compared to blends without silica fume). However, it must be noted that despite the reduction in the slump values, the workability of Portland cement-fly ash-silica fume concrete in most cases remained higher than that of the Portland cement control concrete. Furthermore, the utilization of silica fume with fly ash was found to increase the compressive strength of concrete at early ages (pre 28 days) up to 145% with the highest strength obtained when silica fume was used at 10 wt%. Moreover, scanning electron micrographs show that utilization of fly ash with silica fume resulted in a much denser microstructure, thereby leading to an increase in compressive strength.